Một trong những liên kết hóa học cơ bản nhất là liên kết cộng hóa trị, liên kết còn lại là liên kết ion. Trong bài viết này mình sẽ giới thiệu những kiến thức cơ bản về liên kết phân tử này.
Liên kết cộng hóa trị là liên kết giữa hai nguyên tử hoặc ion trong đó các cặp electron được chia sẻ với nhau. Liên kết cộng hóa trị cũng có thể được gọi là liên kết phân tử. Liên kết cộng hóa trị hình thành giữa hai nguyên tử phi kim có giá trị độ âm điện tương tự hoặc tương đối gần nhau.
Loại liên kết này cũng có thể được tìm thấy nhiều trong hóa học, chẳng hạn như các gốc và đại phân tử. Thuật ngữ “liên kết cộng hóa trị” lần đầu tiên được sử dụng vào năm 1939, mặc dù Irving Langmuir đã đưa ra thuật ngữ “cộng hóa trị” vào năm 1919 để mô tả số lượng cặp electron được chia sẻ bởi các nguyên tử lân cận.
Khi so sánh với liên kết ion, các hợp chất cộng hóa trị thường có nhiệt độ nóng chảy và sôi thấp hơn và ít hòa tan trong nước. Các hợp chất cộng hóa trị có thể ở trạng thái khí, lỏng hoặc rắn và không dẫn điện hoặc nhiệt tốt. Một cặp electron được chia sẻ giữa hai nguyên tử được gọi là cặp liên kết. Một cặp electron không được chia sẻ giữa hai nguyên tử được gọi là cặp đơn độc.
Tính chất của liên kết cộng hóa trị
- Liên kết cộng hóa trị không dẫn đến sự hình thành các electron mới. Mối liên kết chỉ trao đổi electron với nhau.
- Chúng là những liên kết hóa học rất mạnh tồn tại giữa các nguyên tử.
- Một liên kết cộng hóa trị thường chứa năng lượng khoảng 80 kilocalories / mol [kcal / mol].
- Liên kết cộng hóa trị hiếm khi bị phá vỡ một cách tự nhiên sau khi nó được hình thành.
- Hầu hết các hợp chất có liên kết cộng hóa trị có điểm nóng chảy và điểm sôi tương đối thấp.
- Các hợp chất có liên kết cộng hóa trị thường có entanpi hóa hơi và nhiệt hạch thấp hơn.
- Các hợp chất được tạo thành bằng liên kết cộng hóa trị không dẫn điện do thiếu các điện tử tự do.
- Các hợp chất cộng hóa trị không tan trong nước.
Quy tắc bát tử là gì?
Quy tắc bát tử là tất cả các nguyên tử trong một phân tử có electron hóa trị 8 hoặc bằng cách chia sẻ, mất hoặc sau khi được electron để được giá trị 8. Đối với liên kết phân tử, các nguyên tử có xu hướng chia sẻ các electron của chúng với nhau để thỏa mãn quy tắc Octet. Nó đòi hỏi 8 electron vì đó là lượng electron cần thiết để lấp đầy một cấu hình electron lớp s hoặc p.
Các loại liên kết cộng hóa trị
Có 5 loại liên kết cộng hóa trị và mình sẽ giới thiệu lần lượt từng loại kèm theo đó là ví dụ minh họa.
Liên kết đơn phân tử
Một liên kết đơn là khi 2 phân tử đều chia sẽ 1 cặp electron duy nhất. Mặc dù dạng liên kết này yếu hơn và có mật độ nhỏ hơn liên kết đôi và liên kết ba, nhưng nó ổn định nhất vì nó có mức độ phản ứng thấp hơn đồng nghĩa với việc ít bị ảnh hưởng hơn khi mất electron trước các nguyên tử muốn đánh cắp electron.
Ví dụ: Liên kết phân tử giữa nguyên tử H2 và Cl2 sẽ tạo thành aixt HCl.
Liên kết đôi phân tử
Liên kết đôi là khi hai nguyên tử chia sẻ hai cặp electron với nhau. Nó được mô tả bởi hai đường ngang giữa hai nguyên tử trong một phân tử. Loại liên kết này mạnh hơn nhiều so với liên kết đơn, nhưng kém ổn định hơn.
Ví dụ 2: Khí CO2
Carbon dioxide có tổng cộng 1 nguyên tử Carbon và 2 nguyên tử Oxy. Mỗi nguyên tử Oxy có 6 electron hóa trị trong khi nguyên tử Carbon chỉ có 4 electron hóa trị. Để đáp ứng Quy tắc Octet, Carbon cần thêm 4 electron hóa trị. Vì mỗi nguyên tử Oxy có 3 cặp electron đơn độc, mỗi cặp có thể chia sẻ 1 cặp electron với Carbon.
Liên kết 3 phân tử
Liên kết ba là khi ba cặp electron được chia sẻ giữa hai nguyên tử trong một phân tử. Nó là loại kém ổn định nhất trong các loại liên kết cộng hóa trị.
Ví dụ: C2H2
Acetylene có tổng cộng 2 nguyên tử Carbon và 2 nguyên tử hidro. Mỗi nguyên tử hidro có 1 electron hóa trị trong khi mỗi nguyên tử Carbon có 4 electron hóa trị. Mỗi Carbon cần thêm 4 electron và mỗi hidro cần thêm 1 electron. Hidro chia sẻ electron duy nhất của nó với Carbon để có được vỏ hóa trị đầy đủ. Bây giờ Carbon có 5 electron.
Bởi vì mỗi nguyên tử Carbon có 5 electron – 1 liên kết đơn và 3 electron chưa ghép cặp – hai Carbons có thể chia sẻ các electron chưa ghép cặp của chúng, tạo thành liên kết ba.
Liên kết hóa trị có cực
Một liên kết cộng hóa trị có cực được tạo ra khi các electron dùng chung giữa các nguyên tử không được chia sẻ như nhau. Điều này xảy ra khi một nguyên tử có độ âm điện cao hơn nguyên tử mà nó đang chia sẻ.
Nguyên tử có độ âm điện cao hơn sẽ có lực hút mạnh hơn đối với các điện tử. Do đó, các electron được chia sẻ sẽ ở gần nguyên tử hơn với độ âm điện cao hơn, khiến nó được chia sẻ không đồng đều.
Một liên kết cộng phân tử có cực sẽ dẫn đến phân tử nghiên về phía chứa nguyên tử có độ âm điện thấp hơn và phía hơi âm chứa nguyên tử có độ âm điện cao hơn vì các electron dùng chung sẽ bị dịch chuyển về phía nguyên tử độ âm điện càng cao.
Kết quả của liên kết cộng hóa trị có cực, hợp chất cộng hóa trị hình thành sẽ có một thế tĩnh điện.
Một ví dụ về các phân tử hình thành liên kết yếu với nhau là kết quả của thế tĩnh điện không cân bằng là liên kết hidro, trong đó một nguyên tử hydro sẽ tương tác với một nguyên tử hidro, flo hoặc nguyên tử oxy từ một phân tử hoặc nhóm hóa học khác.
Liên kết hóa trị không cực
Một liên kết hóa trị không cực được tạo ra khi các nguyên tử chia sẻ các electron bằng nhau. Điều này thường xảy ra khi hai nguyên tử có lực tương tự hoặc cùng điện tử. Các giá trị của lực điện tử của chúng càng gần, sức hút càng mạnh.
Điều này xảy ra trong các phân tử khí, còn được gọi là các yếu tố diatomic. Liên kết phân tử không cực có khái niệm tương tự như liên kết phân tử có cực. Nguyên tử có độ âm điện cao hơn sẽ hút electron khỏi hạt yếu hơn.
Điểm khác nhau giữa liên kết ion và liên kết cộng hóa trị
Liên kết cộng hóa trị và liên kết ion đều là liên kết nguyên tử. Các liên kết này khác nhau về tính chất và cấu trúc. Liên kết cộng hóa trị bao gồm các cặp electron do hai nguyên tử liên kết chúng theo một hướng cố định. Trong khi một liên kết giữa hai ion được gọi là liên kết ion.
| Liên kết cộng hóa trị | Liên kết ion |
| Được hình thành giữa hai phi kim loại có độ âm điện giống nhau. | Được hình thành giữa 1 nguyên tố kim loại và 1 nguyên tố phi kim |
| Có hình dạng xác định. | Không có hình dạng cố định. |
| Điểm nóng chảy và điểm sôi thấp | Điểm nóng chảy và điểm sôi cao |
| Độ phân cực thấp và dễ cháy. | Độ phân cực cao và khó cháy. |
| Trạng thái lỏng hoặc khí ở nhiệt độ phòng | Trạng thái rắn ở nhiệt độ phòng |
| Ví dụ: Mêtan, axit clohydric | Ví dụ: Natri clorua, Axit sunfuric |
Bài tập ví dụ liên kết cộng hóa trị
Bài tập 1: Hợp chất nào sau đây chứa cả liên kết cộng hóa trị có cực và không phân cực?
a. NH4Br
b. H2O2
c. CH4
d. HF
Đáp án: Câu b
H2O2 có độ âm điện giữa O và nguyên tử H là 1,4, liên kết O – H có cực.
Hiệu số độ âm điện giữa liên kết O và O bằng 0 nên liên kết O – O là không phân cực.
Bài tập 2: Hợp chất nào sau đây vừa chứa liên kết cộng hoá trị vừa chứa liên kết ion?
a. NaOH
b. NaBr
c. NaNC
d. NaCN
Đáp án: câu c
Liên kết cộng hóa trị giữa nguyên tử N và C và liên kết ion giữa ion Na + và – NC.
Với những kiến thức trên, mong rằng các bạn sẽ hiểu rõ hơn về các loại liên kết cộng hóa trị.
Các em đã tìm hiểu về các loại liên kết hóa học chính [liên kết ion và liên kết cộng hóa trị] để vận dụng giải thích sự hình thành một số loại phân tử. Đặc điểm cấu trúc và đặc điểm liên kết của 3 loại tinh thể.
Nội dung bài này giúp các em củng cố lại kiến thức trên, so sánh liên kết ion và liên kết cộng hóa trị; so sánh tinh thể ion, tinh thể nguyên tử và tinh thể phân tử. Rèn luyện kỹ năng xác định hóa trị và số oxi hóa của nguyên tố trong đơn chất và hợp chất.
Bạn đang xem: Bài tập luyện tập liên kết hóa học: So sánh liên kết ion và liên kết cộng hóa trị – Hóa 10 bài 16
A. Liên kết hóa học: Kiến thức cần nắm vững
1. So sánh liên kết ion và liên kết cộng hóa trị
|
Loại liên kết |
Liên kết ion |
Liên kết cộng hóa trị |
|
|
Không cực |
Có cực |
||
|
Định nghĩa |
– Liên kết ion là liên kết được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu. |
– Liên kết cộng hóa trị là liên kết được tạo nên giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron chung. |
|
|
Bản chất của liên kết |
– Electron chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử kia |
– Đôi electron chung không lệch về nguyên tử nào. |
– Đôi electron chung lệch về nguyên tử nào có độ âm điện lớn hơn. |
|
Hiệu độ âm điện |
≥ 1,7 |
0 →< 0,4 |
0,4 →< 1,7 |
|
Đặc tính |
Bền |
Bền |
Bảng So sánh liên kết ion và liên kết cộng hóa trị
2. So sánh tinh thể ion, tinh thể nguyên tử, tinh thể phân tử
| Khái niệm |
Tinh thể ion |
Tinh thể nguyên tử |
Tinh thể phân tử |
|
– Các cation và anion được phân bố luân phiên đều đặn ở các điểm nút của mạng tinh thể ion. |
– Ở các điểm nút của mạng tinh thể nguyên tử là những nguyên tử. |
– Ở các điểm nút của mạng tinh thể phân tử là những phân tử |
|
|
Lực liên kết |
– Các ion mang điện tích trái dấu hút nhau bằng lực hút tĩnh điện. Lực này lớn. |
– Các nguyên tử liên kết với nhau bằng lực liên kết cộng hóa trị. Lực này rất lớn. |
– Các phân tử liên kết với nhau bằng lực hút giữa các phân tử, yếu hơn nhiều lực hút tĩnh điện giữa các ion và lực liên kết cộng hóa trị. |
|
Đặc tính |
– Bền, khá rắn, khó bay hơi, khó nóng chảy. |
– Bền, khá cứng, khó nóng chảy, khó bay hơi. |
– Không bền, dễ nóng chảy, dễ bay hơi. |
Bảng So sánh tinh thể ion, tinh thể nguyên tử, tinh thể phân tử
B. Bài tập luyện tập liên kết hóa học
* Bài 1 trang 76 SGK Hóa 10: a] Viết phương tình biểu diễn sự hình thành các ion sau đây từ các nguyên tử tương ứng:
Na → Na+ ; Cl → Cl–
Mg → Mg2+; S → S2-
Al → Al3+; O → O2-
b] Viết cấu hình electron của các nguyên tử và các ion. Nhận xét về cấu hình electron lớp ngoài cùng của các ion được tạo thành.
* Lời giải:
a] Na → Na+ + 1e;
Cl + 1e → Cl–
Mg → Mg2+ + 2e;
S + 2e → S2-
Al → Al3+ + 3e;
O +2e → O2-
b] Cấu hình electron của các nguyên tử và các ion:
11Na : 1s22s22p63s1; Na+: 1s22s22p6
Cấu hình electron lớp ngoài cùng giống Ne.
17Cl : 1s22s22p63s23p5; Cl–: 1s22s22p63s23p6
Cấu hình electron lớp ngoài cùng giống Ar.
12Mg: 1s22s22p63s2; Mg2+: 1s22s22p6
Cấu hình electron lớp ngoài cùng giống Ne.
16S : 1s22s22p63s23p4; S2-: 1s22s22p63s23p6
Cấu hình electron lớp ngoài cùng giống Ar.
13Al : 1s22s22p63s23p1; Al3+: 1s22s22p6
Cấu hình electron lớp ngoài cùng giống Ne.
8O : 1s22s22p4; O2-: 1s22s22p6
Cấu hình electron lớp ngoài cùng giống Ne.
* Bài 2 trang 76 SGK Hóa 10: Trình bày sự giống nhau và khác nhau của 3 loại liên kết : Liên kết ion, liên kết cộng hóa trị không có cực và liên kết cộng hóa trị có cực.
* Lời giải:
| So sánh | Liên kết ion | Liên kết cộng hóa trị không có cực | Liên kết cộng hóa trị có cực |
| Giống nhau | Các nguyên tử kết hợp với nhau để tạo ra cho mỗi nguyên tử lớp electron ngoài cùng bền vững giống cấu trúc khí hiếm [2e hoặc 8e] | ||
| Khác nhau về cách hình thành liên kết | Cho và nhận electron | Dùng chung e, cặp e không bị lệch | Dùng chung e, cặp e bị lệch về phía nguyên tử có độ âm điện mạnh hơn |
| Khác nhau về nguyên tố tạo nên liên kết | Giữa kim loại và phi kim | Giữa các nguyên tử của cùng một nguyên tố phi kim | Giữa phi kim mạnh và yếu khác |
| Nhận xét | Liên kết cộng hóa trị có cực là dạng trung gian giữa liên kết cộng hóa trị không cực và liên kết ion |
* Bài 3 trang 76 SGK Hóa 10: Cho dãy oxit sau đây: Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, SO3, Cl2O7.
Dựa vào giá trị hiệu độ âm điện của 2 nguyên tử trong phân tử hãy xác định loại liên kết trong từng phân tử oxit [tra giá trị độ âm điện ở bảng 6, trang 45].
* Lời giải:
Hiệu độ âm điện của các chất:
Na2O: 2,51 liên kết ion.
MgO: 2,13 liên kết ion.
Al2O3: 1,83 liên kết ion.
SiO2: 1,54 liên kết cộng hóa trị có cực
P2O5: 1,25 liên kết cộng hóa trị có cực
SO3: 0,86 liên kết cộng hóa trị có cực
Cl2O7: 0,28 liên kết cộng hóa trị không cực
* Bài 4 trang 76 SGK Hóa 10: a] Dựa vào giá trị độ âm điện [F: 3,98; O: 3,44; Cl: 3,16; N: 3,04] hãy xét xem tính phi kim thay đổi như thế nào của dãy nguyên tố sau : F, O, N, Cl.
b] Viết công thức cấu tạo của các phân tử sau đây: N2, CH4, H2O, NH3.
Xét xem phân tử nào có liên kết không phân cực, liên kết phân cực mạnh nhất.
* Lời giải:
a] Lập bảng độ âm điện
| Nguyên tố | F | O | Cl | N |
| Độ âm điện | 3,98 | 3,44 | 3,16 | 3,04 |
– Nhận xét: Tính phi kim của dãy nguyên tố : F, O, N, Cl giảm dần
b] Viết công thức cấu tạo của N2; CH4; H2O; và NH3
| N2 | CH4 | H2O | NH3 | |
| Hiệu độ âm điện | 0 | 0,35 | 1,24 | 0,84 |
Phân tử N2, CH4 có liên kết cộng hóa trị không phân cực. Phân tử H2O có liên kết cộng hóa trị phân cực mạnh nhất trong dãy.
* Bài 5 trang 76 SGK Hóa 10: Một nguyên tử có cấu hình electron 1s22s22p3.
a] Xác định vị trí của nguyên tố đó trong bảng tuần hoàn, suy ra công thức phân tử của hợp chất khí với hiđro.
b] Viết công thức electron và công thức cấu tạo của phân tử đó.
* Lời giải:
a] Tổng số electron là 7, suy ra số thứ tự của nguyên tố là 7. Có 2 lớp electron suy ra nguyên tố ở chu kì 2. Nguyên tố p có 5 electron ở lớp ngoài cùng nên thuộc nhóm VA. Đó là nitơ. Công thức phân tử hợp chất với hidro là NH3.
b] Công thức electron và công thức cấu tạo:
* Bài 6 trang 76 SGK Hóa 10: a] Lấy ví dụ về tinh thể ion, tinh thể nguyên tử, tinh thể phân tử.
b] So sánh nhiệt độ nóng chảy của các loại tinh thể đó. Giải thích.
c] Tinh thể nào dẫn điện được ở trạng thái rắn? Tinh thể nào dẫn điện được khi nóng chảy và khi hòa tan trong nước?
* Lời giải:
a] Tinh thể ion: NaCl; MgO; CsBr; CsCl.
– Tinh thể nguyên tử: Kim cương.
– Tinh thể phân tử: Băng phiến, iot, nước đá, cacbon đioxit.
b] So sánh nhiệt độ nóng chảy: Lực hút tĩnh điện giữa các ion ngược dấu lớn nên tinh thể ion rất bền vững. Các hợp chất ion đều khá rắn,khó bay hơi,khó nóng chảy.
– Lực liên kết cộng hóa trị trong tinh thể nguyên tử rất lớn, vì vậy tinh thể nguyen tử đều bền vững, khá cững, khó nóng chảy, khó bay hơi.
– Trong tinh thể phân tử các phân tử hút nhau bằng lực tương tác yếu giữa các phân tử. Vì vây tinh thể phân tử dễ nóng chảy, dễ bay hơi.
c] Không có tinh thể nào có thể dẫn điện ở trạng thái rắn. Tinh thể dẫn điện được nóng chảy và khi hòa tan trong nước là tinh thể ion.
* Bài 7 trang 76 SGK Hóa 10: Xác định điện hóa trị của các nguyên tố nhóm VIA, VIIA trong các hợp chất với các nguyên tố nhóm IA.
* Lời giải:
– Điện hóa trị của các nguyên tố nhóm VIA, VIIA, trong các hợp chất vời nguyên tố nhóm IA là:
Các nguyên tố kim loại thuộc nhóm IA có số electron ở lớp ngoài cùng là 1, có thể nhường 1 electron này nên điện hóa trị là +1
Các nguyên tố phi kim thuộc nhóm VIA, VIIA có 6, 7 electron ở lớp ngoài cùng, có thể nhận thêm 2 hay 1 electron vào lớp ngoài cùng nên có điện hóa trị 2- hoặc 1-
* Bài 8 trang 76 SGK Hóa 10: a] Dựa vào vị trí của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn, hãy nêu rõ trong các nguyên tố sau đây những nguyên tố nào có cùng cộng hóa trị trong các oxit cao nhất:
Si, P, Cl, S, C, N, Se, Br.
b] Những nguyên tố nào sau đây có cùng cộng hóa trị trong các hợp chất khí với hiđro.
P, S, F, Si, Cl, N, As, Te.
* Lời giải:
a] Những nguyên tố có cùng cộng hóa trị trong các oxit cao nhất:
RO2: Si, C
R2O5: P, N
RO3: S, Se
R2O7: Cl, Br
b] Những nguyên tố có cùng cộng hóa trị trong hợp chất khí với hidro:
RH4: Si
RH3: N, P, As
RH2: S, Te
RH: F, Cl
* Bài 9 trang 76 SGK Hóa 10: Xác định số oxi hóa của Mn, Cr, Cl, P, N, S, C, Br:
a] Trong phân tử : KMnO4, Na2Cr2O7 , KClO3, H3PO4.
b] Trong ion: NO3–, SO42-, CO32-, Br–, NH4+.
* Lời giải:
Xác định số oxi hóa:
a] Trong phân tử:
KMnO4: 1 + x + 4.[-2] = 0 ⇒ x = 7
⇒ Mn có số oxi hóa +7 trong phân tử KMnO4
Na2Cr2O7: 2. 1 + 2. x + 7.[-2 ] = 0 ⇒ x = 6
⇒ Cr có số oxi hóa + 6 trong phân tử Na2Cr2O7
KClO3: 1 + x + 3.[-2] = 0 ⇒ x = 5
⇒ Cl có số oxi hóa +5 trong hợp chất KClO3
H3PO4: 3. 1 + x + 4.[-2] = 0 ⇒ x = 5
⇒ P có số oxi hóa +5 trong hợp chất H3PO4
b] Trong ion:
NO3–: x + 3.[-2] = -1 ⇒ x = 5
⇒ N có số oxi hóa là +5 trong hợp chất NO3–.
SO42-: x + 4.[-2] = -2 ⇒ x = 6
⇒ S có số oxi hóa là +6.
CO32-: x + 3.[-2] = -2 ⇒ x = 4
⇒ C có số oxi hóa là +4.
Br–: Br có số oxi hóa là -1
NH4+: x + 4 = 1 ⇒ x = -3
⇒ N có số oxi hóa là -3.
Hy vọng với nội dung Bài tập luyện tập liên kết hóa học: So sánh liên kết ion và liên kết cộng hóa trị, tinh thể ion, nguyên tử và phân tử cùng kỹ năng xác định số oxi hóa và hóa trị của nguyên tố trong hợp chất này giúp các em củng cố được kiến thức đã học. Mọi góp ý và thắc mắc các em hãy để lại nhận xét dưới bài viết để THPT Sóc Trăngghi nhận và hỗ trợ.
Đăng bởi: THPT Sóc Trăng
Chuyên mục: Giáo Dục